2025年中職機電一體化技術（機電控制基礎）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______一、單項選擇題（總共10題，每題3分，每題只有一個正確答案，請將正確答案填入括號內）1.機電一體化系統(tǒng)中，機械傳動部件的作用不包括（）A.傳遞動力B.改變運動形式C.存儲能量D.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性2.以下哪種傳感器不屬于位置傳感器（）A.光電編碼器B.光柵尺C.熱電偶D.磁電式傳感器3.步進電機的步距角精度主要取決于（）A.電機的制造精度B.驅動電源的性能C.負載的大小D.控制系統(tǒng)的算法4.機電一體化系統(tǒng)中，常用的控制算法不包括（）A.PID控制B.模糊控制C.神經(jīng)網(wǎng)絡控制D.牛頓迭代法5.直流伺服電機的調速方法不包括（）A.改變電樞電壓B.改變電樞電阻C.改變勵磁磁通D.改變電機極對數(shù)6.以下哪種執(zhí)行元件不屬于液壓執(zhí)行元件（）A.液壓缸B.液壓馬達C.電液伺服閥D.液壓泵7.機電一體化系統(tǒng)的可靠性設計不包括（）A.冗余設計B.容錯設計C.降額設計D.外觀設計8.工業(yè)機器人的運動控制方式不包括（）A.點位控制B.連續(xù)軌跡控制C.力控制D.速度控制9.以下哪種傳感器屬于溫度傳感器（）A.應變片B.霍爾傳感器C.熱敏電阻D.超聲波傳感器10.機電一體化系統(tǒng)的接口技術不包括（）A.機械接口B.電氣接口C.信息接口D.網(wǎng)絡接口二、多項選擇題（總共5題，每題4分，每題有兩個或兩個以上正確答案，請將正確答案填入括號內，少選、多選均不得分）1.機電一體化系統(tǒng)的組成部分包括（）A.機械本體B.動力部分C.執(zhí)行機構D.控制及信息處理單元E.檢測與傳感部分2.以下哪些屬于傳感器的靜態(tài)特性（）A.線性度B.靈敏度C.遲滯D.重復性E.響應時間3.步進電機的特點包括（）A.輸出轉角與輸入脈沖數(shù)成正比B.轉速與脈沖頻率成正比C.步距誤差不長期積累D.控制性能好E.成本低4.機電一體化系統(tǒng)中，常用的驅動元件有（）A.直流伺服電機B.交流伺服電機C.步進電機D.液壓馬達E.氣動馬達5.工業(yè)機器人的主要技術參數(shù)包括（）A.自由度B.定位精度C.重復定位精度D.最大工作速度E.承載能力三、填空題（總共10題，每題2分，請將正確答案填入橫線上）1.機電一體化技術是將機械技術、______、______、信息技術、自動控制技術等多學科技術有機結合的一門綜合性技術。2.傳感器的輸出信號一般有______信號、______信號和數(shù)字信號三種類型。3.直流伺服電機的調速范圍通常用______和______來表示。4.液壓傳動系統(tǒng)由______、______、控制調節(jié)裝置、輔助裝置和工作介質等部分組成。5.工業(yè)機器人的編程方式主要有______編程和______編程兩種。6.機電一體化系統(tǒng)的總體設計原則包括______、______、______和開放性原則。7.步進電機的步距角計算公式為______。8.傳感器的分辨率是指傳感器能夠檢測到的______變化量。9.機電一體化系統(tǒng)中，常用的通信接口有______接口、______接口和USB接口等。10.工業(yè)機器人的手部按握持原理可分為______和______兩種類型。四、簡答題（總共3題，每題10分）1.簡述機電一體化系統(tǒng)中機械傳動部件的作用及設計要求。2.說明傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的作用，并舉例說明幾種常見傳感器的應用。3.簡述直流伺服電機的調速方法及特點。五、綜合應用題（總共1題，20分）某機電一體化系統(tǒng)采用直流伺服電機作為驅動元件，要求實現(xiàn)速度和位置的精確控制。已知系統(tǒng)的負載特性為恒轉矩負載，電機的額定功率為1kW，額定轉速為1500r/min，額定轉矩為6.37N·m?，F(xiàn)設計一個控制系統(tǒng)，采用PID控制算法，試分析并回答以下問題：1.簡述PID控制算法的原理及參數(shù)調整方法。2.畫出該控制系統(tǒng)的原理框圖，并說明各部分的作用。3.若系統(tǒng)要求調速范圍為100-1500r/min，計算電機在不同轉速下的輸出轉矩，并分析系統(tǒng)在調速過程中可能遇到的問題及解決方法。答案：一、1.C2.C3.A4.D5.D6.D7.D8.D9.C10.D二、1.ABCDE2.ABCD3.ABCD4.ABCDE5.ABCDE三、1.電子技術、自動控制技術2.模擬、數(shù)字3.調速范圍、調速精度4.動力元件、執(zhí)行元件5.示教、離線6.機電互補原則、功能優(yōu)化原則、自動化、智能化原則7.β=360°/（Zr·m）（β為步距角，Zr為轉子齒數(shù)，m為拍數(shù)）8.最小9.RS232、RS48510.夾鉗式、吸附式四、1.作用：傳遞動力、改變運動形式、實現(xiàn)運動轉換、保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性等。設計要求：具有合適的傳動比、足夠的強度和剛度、良好的傳動精度、較小的慣量、較高的效率等。2.作用：獲取系統(tǒng)運行狀態(tài)信息，為控制決策提供依據(jù)，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動檢測和自動控制。舉例：光電編碼器用于測量轉速和位置；光柵尺用于精確測量位移；壓力傳感器用于檢測壓力變化等。3.調速方法及特點：改變電樞電壓調速，特點是調速范圍寬、調速平滑、效率高；改變電樞電阻調速，特點是調速范圍小、效率低；改變勵磁磁通調速，特點是調速范圍小、機械特性軟。五、1.PID控制算法原理：通過比例（P）、積分（I）、微分（D）三個環(huán)節(jié)對偏差進行控制，以實現(xiàn)系統(tǒng)的精確控制。參數(shù)調整方法：根據(jù)系統(tǒng)的響應特性，通過試湊法調整比例系數(shù)、積分時間常數(shù)和微分時間常數(shù)，使系統(tǒng)達到最佳控制效果。2.原理框圖：包括給定環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、PID控制器、功率放大器、直流伺服電機、測速發(fā)電機、位置傳感器等。給定環(huán)節(jié)給出期望的速度或位置信號；比較環(huán)節(jié)將給定信號與反饋信號比較得到偏差信號；PID控制器根據(jù)偏差信號進行控制計算；功率放大器放大控制信號驅動電機；測速發(fā)電機和位置傳感器反饋電機的實際速度和位置信號。3.電機在不同轉速下的輸出轉矩：根據(jù)T=9550P/n（T為轉矩，P為功率，n為轉速），可得在